山东农业大学大地测量学课程设计C++

一、通过四参数进行平面坐标转换

#include

#include

using namespace std;

int main()

{ double x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,z,k,x0,y0,x,y,X,Y,Z,c,a,b;

cout<<"请输入原坐标系两点坐标："<

cout<<"A ";cin>>x1>>y1;

cout<<"B "; cin>>x2>>y2;

cout<<"请输入转换后两点坐标："<

cout<<"A' "; cin>>x3>>y3;

cout<<"B' ";cin>>x4>>y4;

z=atan((y2-y1)/(x2-x1))-atan((y4-y3)/(x4-x3));

if(z/3.1415926*180>90)

z=3.1415926-z;

k=(sqrt((x2-x1)*(x2-x1)+(y2-y1)*(y2-y1)))/(sqrt((x4-x3)*(x4-x3)+(y4-y3)*(y4-y3)));

x0=x3-k*cos(z)*x1+k*sin(z)*y1;

y0=y3-k*sin(z)*x1-k*cos(z)*y1;

a=int(z/3.1415926*180);

b=int((z/3.1415926*180-a)*60);

c=int(((z/3.1415926*180-a)*60-b)*60);

cout<<"转换角："<

cout<<"请输入待求点原坐标：";

cin>>x>>y;

X=x0+k*cos(z)*x-k*sin(z)*y;

Y=y0+k*cos(z)*y+k*sin(z)*x;

cout<<"转换后坐标："<<"X= "<

cin>>m;

if(m==1) kd();

else if(m==2) dk();

else cout<<"输入错误，重新输入"<

return 0;

}

void kd()

{ double x,y,z,b1,b2,b,l,h,d,f,m,D,F,M;

cout<<"输入空间直角坐标X,Y,Z"<

cin>>x; cin>>y; cin>>z;

b1=atan(z/sqrt(x*x+y*y));

b2=atan(((A*E*sin(b1))/sqrt(1-E*pow(sin(b1),2))+z)/(sqrt(x*x+y*y)));

while(fabs(b2-b1)>0.000001)

{ b1=b2; b2=atan(((A*E*sin(b1))/sqrt(1-E*pow(sin(b1),2))+z)/(sqrt(x*x+y*y))); }

b=b2; l=atan(y/x); h=sqrt(x*x+y*y)/cos(b)-A/sqrt(1-E*pow(sin(b),2));

b=b*180/PAI; l=l*180/PAI;

d=int(b);

f=int((b-d)*60);

m=((b-d)*60-f)*60;

D=int(l);

F=int((l-D)*60);

M=((l-D)*60-F)*60;

cout<<"大地纬度B="<

cout<<"大地经度L="<

cout<<"大地高H="<

void dk()

{ double B,L,H,x,y,z,d,f,m,D,F,M;

cout<<"输入大地坐标B，L，H"<

cout<<" °′″"<

cin>>d>>f>>m;

cin>>D>>F>>M;

cin>>H;

B=(d+f/60+m/3600)*PAI/180;

L=(D+F/60+M/3600)*PAI/180;

cout<<"弧度制B="<

cout<<"弧度制L="<

x=(A/sqrt(1-E*pow(sin(B),2))+H)*cos(B)*cos(L);

y=(A/sqrt(1-E*pow(sin(B),2))+H)*cos(B)*sin(L);

z=(A*(1-E)/sqrt(1-E*pow(sin(B),2))+H)*sin(B);

cout<<"空间坐标系X="<

cout<<"空间坐标系Y="<

cout<<"空间坐标系Z="<

}

图2、XYZ-BHL

图3、BHL-XYZ

此程序是依照《大地测量学基础》补充作业和辅助材料中作业四来完成，实例是作业四中的实例，此程序中没有提供椭球参数的选择，固定的给出了a=6378245，e方=0.006693422.程序不够完善。

三、高斯投影正反算

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#define PAI 3.141592654

using namespace std;

int main()

{ void zs();

void fs(); int m,h;

cout<<"高斯投影正算，请按1 ；高斯投影反算，请按2 "<

cin>>m;

if(m==1)

zs();

else if(m==2)

fs();

else cout<<"输入错误，重新输入"<

return 0;

}

void zs()

{

cout<<"请选择坐标系:"<

cout<<"选择北京-54坐标系,请按1"<

cout<<"选择西安-80坐标系,请按2"<

int h;double d,f,m,D,F,M,N,a0,a4,a6,a3,a5,x,y,l,bm,rm,B,L,L0;

cin>>h;

if(h==1)

{

cout<<"B= °′″"<>d>>f>>m;

cout<<"L= °′″"<>D>>F>>M;

B=(d+f/60+m/3600)*PAI/180;

L=(D+F/60+M/3600);

bm=d*3600+f*60+m;

rm=206264.8063;

if(((int(L/6)+1)*6-3)>L)

L0=((int(L/6))*6-3);

else L0=((int(L/6)+1)*6-3);

l=(L-L0)*3600/rm;

N=6399698.902-(21562.267-(108.973-0.612*pow(cos(B),2))*pow(cos(B),2))*pow(cos(B),2);

a0=32140.404-(135.3302-(0.7092-0.0040*pow(cos(B),2))*pow(cos(B),2))*pow(cos(B),2);

a4=(0.25+0.00252*pow(cos(B),2))*pow(cos(B),2)-0.04166;

a6=(0.166*pow(cos(B),2)-0.084)*pow(cos(B),2);

a3=(0.3333333+0.001123*pow(cos(B),2))*pow(cos(B),2)-0.1666667;

a5=0.0083-(0.1667-(0.1968+0.0040*pow(cos(B),2))*pow(cos(B),2))*pow(cos(B),2);

x=6367558.4969*bm/rm-(a0-(0.5+(a4+a6*l*l)*l*l)*l*l*N)*sin(B)*cos(B);

y=(1+(a3+a5*l*l)*l*l)*l*N*cos(B);

cout<<"采用北京-54坐标系、"<

cout<<"高斯投影正算后x=："<

}

if(h==2)

{

cout<<"B= °′″"<>d>>f>>m;

cout<<"L= °′″"<>D>>F>>M;

B=(d+f/60+m/3600)*PAI/180;

L=(D+F/60+M/3600);

bm=d*3600+f*60+m;

rm=206264.8063;

L0=((int(L/6)+1)*6-3);

if(((int(L/6)+1)*6-3)>L)

L0=((int(L/6))*6-3);

else L0=((int(L/6)+1)*6-3);

l=(L-L0)*3600/rm;

N=6399596.652-(21565.045-(108.9996-0.603*pow(cos(B),2))*pow(cos(B),2))*pow(cos(B),2);

a0=32144.5189-(135.3646-(0.7034-0.0041*pow(cos(B),2))*pow(cos(B),2))*pow(cos(B),2);

a4=(0.25+0.00253*pow(cos(B),2))*pow(cos(B),2)-0.04167;

a6=(0.167*pow(cos(B),2)-0.083)*pow(cos(B),2);

a3=(0.3333333+0.001123*pow(cos(B),2))*pow(cos(B),2)-0.1666667;

a5=0.00878-(0.1702-0.20382*pow(cos(B),2))*pow(cos(B),2);

x=6367452.1328*bm/rm-(a0-(0.5+(a4+a6*l*l)*l*l)*l*l*N)*sin(B)*cos(B);

y=(1+(a3+a5*l*l)*l*l)*l*N*cos(B);

cout<<"采用西安-80坐标系、"<

cout<<"高斯投影正算后x=："<

}

}

void fs()

{

cout<<"请选择坐标系:"<

cout<<"选择北京-54坐标系,请按1"<

cout<<"选择西安-80坐标系,请按2"<

int h; double x,y,rm,b,bf,B,l,nf,b2,b3,b4,b5,z,d,f,m,L,L0,D,M;

cin>>h;

if(h==1)

{cout<<"请输入X："<>x;

cout<<"请输入Y: "<>y;

cout<<"请输入LO(中央经度): "<>L0;

rm=206264.8063;

b =x/6367558.4969;

bf=b+(50221746+(293622+(2350+22*pow(cos(b),2))*pow(cos(b),2))*pow(cos(b),2))*0.00000000 01*sin(b)*cos(b);

nf=6399698.902-(21562.267-(108.973-0.612*pow(cos(bf),2))*pow(cos(bf),2))*pow(cos(bf),2);

z=y/(nf*cos(bf));

b2=(0.5+0.003369*pow(cos(bf),2))*sin(bf)*cos(bf);

b3=0.333333-(0.166667-0.001123*pow(cos(bf),2))*pow(cos(bf),2);

b4=0.25+(0.16161+0.00562*pow(cos(bf),2))*pow(cos(bf),2);

b5=0.2-(0.1667-0.0088*pow(cos(bf),2))*pow(cos(bf),2);

B=bf*rm-(1-(b4-0.12*z*z)*z*z)*z*z*b2*rm;

l=(1-(b3-b5*z*z)*z*z)*z*rm;

cout<<"采用北京-54坐标系、"<

cout<<"B=(弧度制)"<

d=B/3600;

f=int((d-int(B/3600))*60);

m=(d-int(d)-f/60)*3600;

cout<<"B="<

L=L0+int(l/3600);

D=int((l/3600-int(l/3600))*60);

M=(((l/3600-int(l/3600))*60)-D)*60;

cout<<"L="<

}

if(h==2)

{

cout<<"请输入X："<>x;

cout<<"请输入Y: "<>y;

cout<<"请输入LO(中央经度): "<>L0;

rm=206264.8063;

b =x/6367452.133;

bf=b+(50228976+(293697+(2383+22*pow(cos(b),2))*pow(cos(b),2))*pow(cos(b),2))*0.00000000 01*sin(b)*cos(b);

nf=6399698.902-(21562.267-(108.973-0.612*pow(cos(bf),2))*pow(cos(bf),2))*pow(cos(bf),2);

z=y/(nf*cos(bf));

b2=(0.5+0.00336975*pow(cos(bf),2))*sin(bf)*cos(bf);

b3=0.333333-(0.166667-0.001123*pow(cos(bf),2))*pow(cos(bf),2);

b4=0.25+(0.161612+0.005617*pow(cos(bf),2))*pow(cos(bf),2);

b5=0.2-(0.1667-0.00878*pow(cos(bf),2))*pow(cos(bf),2);

B=bf*rm-(1-(b4-0.12*z*z)*z*z)*z*z*b2*rm;

l=(1-(b3-b5*z*z)*z*z)*z*rm;

cout<<"采用西安-80坐标系、"<

cout<<"B=(弧度制)"<

d=B/3600;

f=int((d-int(B/3600))*60);

m=(d-int(d)-f/60)*3600;

cout<<"B="<

L=L0+int(l/3600);

D=int((l/3600-int(l/3600))*60);

M=(((l/3600-int(l/3600))*60)-D)*60;

cout<<"L="<

}

}

高斯投影正反算实例：

图4、高斯投影正算-北京54

图5、高斯投影正算-西安80

图6、高斯投影正算-北京80

图7、高斯投影正算-西安80

图8、高斯投影反算-北京54

图9、高斯投影反算-西安80

此部分西安-80坐标系下的高斯投影反算结果不对，是因为在此部分Nf的计算是用了北京54坐标系下Nf的计算公式，因此出现小数部分的错误。对于此部分我没有实现出，出现迭代问题，不知如何下手。

程序思路、公式来源及实例部分均来自《大地测量学基础》P160-P180中，此程序提供了不同坐标系的选择。程序运行良好，结果比较准确。

图10、坐标转换界面

图11、坐标转换界面

以上界面是根据网上程序界面用VC做出来的界面，只是完成了界面布局，未能实现运算功能，在VC中未能实现与C++源程序的结合，在以后的业余时间我会继续完善，争取做出一个完整的应用程序。

四、诚信声明

本人承诺：在本次课程设计中，所有源程序均为本人所做，绝无抄袭。

个人评价：本人思想上十分重视这次课程设计，独立、顺利、正确地完成了各项程序设计的基本内容，把理论知识运用程序表现出来，培养了我独立分析和处理问题的能力。

签名：

日期：2014.12.28